Ensemble structure determination using multiple measurement data in solution state

使用解状态下的多个测量数据确定系综结构

• 批准号: 21K06114
• 负责人: 池谷 鉄兵
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06114/
• 关键词: multi-state立体構造計算; タンパク質; 溶液NMR; in-cell NMR; 構造アンサンブル; NMR; 立体構造決定; アンサンブル構造; 常磁性効果; マルチドメイン蛋白質; 天然変性蛋白質

本研究は，現在開発を進めているmulti-state蛋白質立体構造計算法をマルチドメイン蛋白質に応用し，ドメイン配向のアンサンブル構造を可視化することを１つの目標としている．Multi-state蛋白質立体構造計算法は，従来の可能な限り収束の良い一位の構造を決定することを目指す手法とは異なり，複数状態を仮定して構造解析を行うことで，多形構造をとる蛋白質の個々の状態の構造を同時に決定できる手法である．一昨年度に，この手法を様々なNMRデータにも適用できるようなプログラムの拡張に成功している．モデル試料として，GRB2, FixJ，直鎖ダイユビキチンを用いている．本年度は，multi-state構造計算をGRB2蛋白質へ応用し，GRB2の溶液中でのドメイン配向決定に成功した．これをもとに，GRB2試料の常磁性緩和効果(PRE)と残余双極子相互作用(RDC)を測定し，これらのデータを用いて構造決定を行った．X線小角散乱(SAXS)と分子動力学計算(MD)も行い，これらのデータを統合的に解析することで，より信頼性の高いアンサンブル構造を得ることに成功した．FixJについても，同様な構造解析を進めており，PREと疑似コンタクトシフト(PCS)の測定に成功している．直鎖ダイユビキチンについては，希薄溶液下でPCS,PREの測定，解析とmulti-state構造計算によるアンサンブル構造解析にも成功した．また，直鎖ダイユビキチンをヒト培養細胞に導入し，細胞内でのin-cell NMR測定とPCSの測定にも成功した．昨年度構造解析に成功した，KRasとRGL2の相互作用解析の成果は，科学専門誌に投稿し，現在審査中に段階にある．

这项研究旨在通过将当前开发的多态蛋白3D结构计算方法应用于多域蛋白来可视化域取向集合结构。与可能具有最高收敛性的第一位置结构的常规方法不同，多态蛋白质结构计算方法是一种允许单个蛋白质状态的结构，可以通过对多个状态的假设进行结构分析来同时确定采用多态结构的蛋白质。在上一年的第二年，我们成功扩展了该程序，以允许将此方法应用于各种NMR数据。模型样本是GRB2，FIXJ和线性二偶普蛋白。今年，将多状态结构计算应用于GRB2蛋白，并在GRB2溶液中成功确定了域取向。基于此，测量了GRB2样品的顺磁性松弛效果（PRE）和残留偶极相互作用（RDC），并使用这些数据进行了结构测定。通过执行小角度X射线散射（SAXS）和分子动力学计算（MD），我们通过以综合方式分析这些数据成功地实现了更可靠的集合结构。为FIXJ进行了类似的结构分析，并已成功测量了前和伪接触移位（PCS）。关于线性二丁素，PC和PER进行了测量和分析，集合结构分析在PC和PRETUTE溶液中的分析中也成功，以及多状态结构计算。此外，将线性二丁素素引入了人类培养细胞中，并且在细胞内NMR测量和PC测量也成功。去年在结构分析中成功执行的KRAS和RGL2之间的相互作用分析的结果已提交给科学期刊，目前正在审查中。

项目成果

GMPPNP結合型K-RasG12VとRgl2RBDの相互作用解析

GMPPNP 结合的 K-RasG12V 和 Rgl2RBD 的相互作用分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Suetake Isao;Risa Mutoh;Yuichi Mishima;Masatomo So;Hironobu Hojo;富樫 直之，宮田 裕貴，亀井 駿，菅澤 はるか，美川 務，猪股 晃介，田仲 加代子，伊藤 隆，池谷 鉄兵
• 通讯作者: 富樫 直之，宮田 裕貴，亀井 駿，菅澤 はるか，美川 務，猪股 晃介，田仲 加代子，伊藤 隆，池谷 鉄兵

In-cell NMRによるlinear diubiquitinのin-situ立体構造解析

通过细胞内核磁共振对线性双泛素进行原位三维结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Whalen Sean;Inoue Fumitaka;Ryu Hane;et. al.;屋部 祥大，田岸 亮馬，鴨志田 一，美川 務，猪股 晃介，池谷 鉄兵，伊藤 隆
• 通讯作者: 屋部 祥大，田岸 亮馬，鴨志田 一，美川 務，猪股 晃介，池谷 鉄兵，伊藤 隆

An in-cell NMR study of the Keap1-Nrf2 system

Keap1-Nrf2 系统的细胞内 NMR 研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 八木 宏昌;葛西 卓磨;Elisa Rioual;池谷 鉄兵;木川 隆則;井上詞貴;奥村久士;井上詞貴;二川 慶，森岡 太一，伊藤隆，池谷 鉄兵，降旗 一夫，渡辺 裕之，永田 宏次，鈴木 道生;奥村久士;豊田 芽生，猪股 晃介，末広 志織，島 海翔，池谷 鉄兵，鈴木 隆史，山本 雅之，伊藤 隆
• 通讯作者: 豊田 芽生，猪股 晃介，末広 志織，島 海翔，池谷 鉄兵，鈴木 隆史，山本 雅之，伊藤 隆

アコヤガイ貝殻内タンパク質の low complexity region の構造、機能解析

珍珠贝壳低复杂度区域蛋白的结构和功能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 八木 宏昌;葛西 卓磨;Elisa Rioual;池谷 鉄兵;木川 隆則;井上詞貴;奥村久士;井上詞貴;二川 慶，森岡 太一，伊藤隆，池谷 鉄兵，降旗 一夫，渡辺 裕之，永田 宏次，鈴木 道生
• 通讯作者: 二川 慶，森岡 太一，伊藤隆，池谷 鉄兵，降旗 一夫，渡辺 裕之，永田 宏次，鈴木 道生

バイオミネラルタンパク質のlow complexity regionの構造・機能解析

生物矿物蛋白低复杂性区域的结构和功能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 板東哲哉;奥村美紗;大内淑代;二川 慶，森岡 太一，伊藤隆，池谷 鉄兵，降旗 一夫，渡辺 裕之，永田 宏次，鈴木 道生
• 通讯作者: 二川 慶，森岡 太一，伊藤隆，池谷 鉄兵，降旗 一夫，渡辺 裕之，永田 宏次，鈴木 道生